Mengubah sampah plastik menjadi bahan bakar diesel

Plastik bisa menjadi sebuah karunia, tetapi di sisi lain bisa menjadi sebuah kutukan. Menjadi karunia karena plastik memiliki banyak kegunaan dan manfaat, sedangkan menjadi kutukan karena sifatnya yang sulit terurai menyebabkan terjadinya penumpukan sampah dan masalah lingkungan lainnya. Untuk mengatasi hal tersebut, berbagai macam cara terus dilakukan oleh para ilmuwan dan pemerintah, dari mencari bakteri yang dapat mendegradasi sampah plastik sampai mencari/membuat plastik yang biodegradable serta membuat peraturan yang membatasi penggunaan plastik.

Baru-baru ini, pendekatan lain dilakukan oleh peneliti dari Shanghai Institute of Organic Chemistry (China) bekerja sama dengan peneliti dari University of California (USA) untuk mengatasi masalah ini. Mereka berusaha untuk mengubah sampah plastik menjadi bahan bakar minyak. Hasil penelitian mereka dipublikasikan di jurnal Science Advances (Science) pada pertengahan tahun ini [1].

Bagaimanakah caranya? Para peneliti dari dua institusi tersebut melakukannya dengan memotong-motong struktur plastik golongan polyolefin menjadi senyawa karbon rantai yang lebih pendek. Polyolefin adalah polimer dari olefin (CnH2n), suatu alkena sederhana sebagai monomer. Contohnya, polietilena adalah polyolefin dari hasil polimerisasi etilena (C2H4). Plastik polyolefin yang ada di pasaran (seperti HDPE (high-density polyethylene), LDPE (low-density polyethylene), LLDPE (linear low-density PE), dan juga PP (polypropylene)) meliputi lebih dari 60% sampah plastik dari jumlah total sampah padat di wilayah perkotaan [2].

Pada awalnya mereka memfokuskan pada proses degradasi PE. PE merupakan plastik dengan skala produksi terbesar di dunia, melebihi 100 juta metrik per tahunnya [3]. PE biasanya digunakan sebagai kantong plastik, botol, dan juga pipa air. Proses degradasi dilakukan menggunakan metoda tandem katalisis silang alkana metatesis (tandem catalytic cross alkane metathesis; CAM) (Gambar 1). Proses ini menggunakan dua jenis katalis, satu katalis (katalis berbasis Iridium (Ir)) untuk proses dehidrogenasi alkana membentuk alkena dan katalis yang lain untuk reaksi metathesis olefin. Reaksi metatesis olefin bertujuan untuk meredistribusi fragmen alkena dengan pemotongan dan pembentukan kembali ikatan rangkap karbon-karbon.

Gambar 1. Proses degradasi PE menjadi minyak diesel melalui reaksi CAM.

Pada proses dehidrogenasi alkana, katalis berbasis Iridium menghilangkan atom hidrogen dari PE dan senyawa alkana rantai pendek membentuk senyawa rantai karbon tak jenuh (dari senyawa PE dan alkana rantai pendek) dan Ir-H2. Kemudian pada reaksi metatesis olefin, katalis kedua (Re2O7/Al2O3) menghibridisasi kedua rantai karbon tak jenuh tersebut yang menghasilkan pemutusan rantai PE. Setelah itu, alkena hasil reaksi tersebut dihidrogenasi kembali menggunakan Ir-H2 membentuk alkana. Proses ini berlanjut terus menerus sampai sebagian besar PE terdegradasi membentuk senyawa karbon rantai pendek dari C3 sampai C41. Senyawa alkane dengan jumlah atom karbon antara 9 sampai 22 (C9-C22, n-alkana) inilah yang biasa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel.

Berdasarkan penelitian tersebut, penggunaan senyawa alkana murah dalam jumlah berlebih sebagai reagen, berbagai jenis PE seperti HDPE, LDPE, LLDPE dapat didegradasi menjadi minyak dan lilin (wax) dalam waktu satu hari pada suhu 175 oC. Contohnya, degradasi sampah botol plastik HDPE menggunakan n-oktana sebagai reagen dapat menghasilkan 64% minyak dan 36% lilin padat. Degradasi sampah plastik HDPE yang digunakan sebagai pembungkus makanan dapat menghasilkan 72% minyak dan 28% lilin padat.
Para peneliti tersebut menyatakan bahwa proses ini memiliki keuntungan dan prospek masa depan yang lebih baik dibandingkan proses degradasi menggunakan metoda pirolisis. Akan tetapi, ini masih merupakan tahap awal. Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk mengembangkan sistem yang lebih praktis yang dapat menyediakan pendekatan baru untuk pengolahan sampah plastik menjadi bahan bakar minyak.

 

Referensi:

[1]
X. Jia, C. Qin, T. Friedberger, Z. Guan, and Z. Huang, “Efficient and selective degradation of polyethylenes into liquid fuels and waxes under mild conditions,” Science Advances, vol. 2, no. 6. American Association for the Advancement of Science (AAAS), pp. e1501591–e1501591, 17-Jun-2016 [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.1501591
[2]
E. Butler, G. Devlin, and K. McDonnell, “Waste Polyolefins to Liquid Fuels via Pyrolysis: Review of Commercial State-of-the-Art and Recent Laboratory Research,” Waste and Biomass Valorization, vol. 2, no. 3. Springer Nature, pp. 227–255, 07-Apr-2011 [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1007/s12649-011-9067-5
[3]
E. T. Strom and S. C. Rasmussen, Eds., 100+ Years of Plastics. Leo Baekeland and Beyond. American Chemical Society, 2011 [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1021/bk-2011-1080

Keni Vidilaseris

Keni Vidilaseris adalah seorang peneliti di Departemen Biokimia, Universitas Helsinki, Finlandia sejak 2014. Ia mendapatkan gelar doktor dalam bidang Biologi molekuler dari Universitas Vienna, Austria pada tahun 2014. Bidang yang ditekuninya adalah penentuan struktur protein dengan menggunakan metoda Sinar-X. Keni adalah founder Pustaka Sains.

One thought on “Mengubah sampah plastik menjadi bahan bakar diesel

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

X

Pin It on Pinterest

X